Kit Eclairage automatique v2

Le kit éclairage automatique v2 réunit dans un seul carton tout ce qu’il faut pour construire un éclairage commandé par des boutons poussoirs : la carte Uno R3 et son câble USB, deux boutons poussoirs, un module relais 5 V, deux ampoules E10, leur alimentation 5 V, la plaque d’essai, les fils de liaison et 1,5 m de câble électrique pour aller jusqu’aux ampoules.

C’est la version « commande par boutons » de la famille des kits d’éclairage : là où la v1 allume seule à la tombée de la nuit, la v2 obéit à deux boutons et gère elle-même la durée d’allumage. Deux boutons pour deux endroits — le bas et le haut d’un escalier, les deux entrées d’un couloir, les deux côtés d’un atelier — et une seule minuterie : un appui allume, la carte éteint après le délai que vous fixez dans le programme. C’est le montage qui fait comprendre en une soirée la différence entre une entrée lue par la carte et une sortie qui commande la puissance.

Ce que contient le kit

• 1 × carte Uno R3 et son câble USB : la carte de commande, alimentée par l’ordinateur pendant la mise au point ;
• 2 × boutons poussoirs momentanés : le contact se ferme à l’appui, s’ouvre au relâchement ;
• 1 × module relais 5 V : commande en trois fils VCC, GND et IN, contact inverseur COM, NO, NC sur bornier à vis ;
• 2 × ampoules E10 à filament, culot à vis de 10 mm, sans polarité ;
• 1 × alimentation 5 V à sortie par cordon : c’est elle qui alimente le circuit des ampoules, coupé puis rétabli par le relais ;
• 1 × plaque d’essai à deux bus latéraux pour distribuer le 5 V et la masse ;
• 10 × fil de prototypage mâle-mâle et 10 × fil mâle-femelle au pas de 2,54 mm ;
• 1,5 m de câble électrique souple pour prolonger le circuit des ampoules de la maquette jusqu’à l’endroit à éclairer.

Caractéristiques techniques

Pourquoi le relais est au milieu du montage

Une sortie de carte fournit quelques milliampères : de quoi allumer une LED, pas une ampoule. Le relais est le composant qui fait le pont : sa bobine se commande avec ce que la carte peut donner, et son contact, séparé et isolé, laisse passer le courant des ampoules depuis leur propre alimentation. Le circuit de commande et le circuit de puissance ne se touchent jamais — c’est exactement ce qui rend le montage sûr et réutilisable.

Comme les deux ampoules sont câblées en parallèle sur le même contact, un seul relais suffit à les commander ensemble. Si vous voulez plus tard allumer l’une sans l’autre, il faudra deux contacts séparés : c’est là qu’un module à deux canaux devient nécessaire, et le programme ne change qu’à la ligne qui commande la sortie.

Mini-projet : la minuterie d’escalier à deux boutons

Le projet tient en une phrase : appuyer sur l’un des deux boutons allume les ampoules, et la carte les éteint toute seule au bout de trente secondes. Un nouvel appui pendant que l’éclairage est allumé relance le compte à rebours — c’est le comportement de la minuterie d’immeuble que tout le monde connaît.

Matériel utilisé

• la carte Uno R3 et son câble USB, alimentée par l’ordinateur pendant la mise au point ;
• les deux boutons poussoirs, plantés sur la plaque d’essai ;
• le module relais et ses trois fils de commande ;
• l’alimentation 5 V, les deux ampoules sur leur douille et le câble électrique.

Câblage

Sur un bouton tactile à quatre broches, les deux broches d’un même côté sont déjà reliées entre elles à l’intérieur : prenez une broche d’un côté pour le fil de signal et une broche de l’autre côté pour la masse, et le contact se fait franchement à chaque appui. Le programme active la résistance de tirage interne de la carte, donc aucune résistance n’est à ajouter et le bouton se branche directement entre la broche et la masse.

Programme

/*
 * Minuterie d'eclairage : deux boutons, un relais, deux ampoules
 * Composants, brochage et fiche complete : www.marocproduits.com
 *
 * Bouton du bas  : une borne sur D2, l'autre borne sur GND
 * Bouton du haut : une borne sur D4, l'autre borne sur GND
 * Module relais  : VCC sur 5V, GND sur GND, IN sur D3
 */

const byte PIN_BOUTON_BAS  = 2;
const byte PIN_BOUTON_HAUT = 4;
const byte PIN_RELAIS      = 3;

const unsigned long DUREE_ALLUMAGE = 30000;  // 30 secondes d'eclairage
const unsigned long ANTI_REBOND    = 40;     // 40 millisecondes

// Carte relais a declenchement par niveau bas : IN a la masse colle le relais.
// Carte a declenchement par niveau haut : echanger les deux constantes.
const byte NIVEAU_ALLUME = LOW;
const byte NIVEAU_ETEINT = HIGH;

bool allume = false;
unsigned long debutAllumage = 0;
unsigned long dernierAppui = 0;
byte etatBas = HIGH;
byte etatHaut = HIGH;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(PIN_BOUTON_BAS, INPUT_PULLUP);
  pinMode(PIN_BOUTON_HAUT, INPUT_PULLUP);
  pinMode(PIN_RELAIS, OUTPUT);
  digitalWrite(PIN_RELAIS, NIVEAU_ETEINT);   // relais au repos au demarrage
  Serial.println("Minuterie d'escalier prete");
}

// Un appui franc : la broche passe de l'etat haut (repos) a l'etat bas (appui),
// et deux appuis rapproches ne comptent qu'une fois.
bool appuiFranc(byte lecture, byte etatPrecedent, unsigned long maintenant) {
  bool front = (lecture == LOW) && (etatPrecedent == HIGH);
  bool assezLoin = (maintenant - dernierAppui) > ANTI_REBOND;
  return front && assezLoin;
}

void loop() {
  unsigned long maintenant = millis();

  byte lectureBas  = digitalRead(PIN_BOUTON_BAS);
  byte lectureHaut = digitalRead(PIN_BOUTON_HAUT);

  bool nouvelAppui = false;
  if (appuiFranc(lectureBas, etatBas, maintenant)) {
    nouvelAppui = true;
  }
  if (appuiFranc(lectureHaut, etatHaut, maintenant)) {
    nouvelAppui = true;
  }
  etatBas  = lectureBas;
  etatHaut = lectureHaut;

  if (nouvelAppui) {            // chaque appui relance le compte a rebours
    dernierAppui = maintenant;
    debutAllumage = maintenant;
    digitalWrite(PIN_RELAIS, NIVEAU_ALLUME);
    allume = true;
    Serial.println("Appui : ampoules allumees 30 secondes");
  }

  if (allume) {
    if ((maintenant - debutAllumage) >= DUREE_ALLUMAGE) {
      digitalWrite(PIN_RELAIS, NIVEAU_ETEINT);
      allume = false;
      Serial.println("Temps ecoule : ampoules eteintes");
    }
  }
}

Essai et réglage

Téléversez le programme, ouvrez le moniteur série à 9600 bauds et appuyez sur le bouton du bas : la ligne « Appui : ampoules allumees 30 secondes » s’affiche, le relais colle avec un clic audible et les ampoules s’allument. Trente secondes plus tard, sans rien toucher, la carte écrit « Temps ecoule » et le relais retombe. Recommencez avec le bouton du haut : le résultat doit être identique, c’est la preuve que les deux entrées sont bien lues.

Deux réglages se font dans le programme, et nulle part ailleurs. La durée d’allumage est la constante DUREE_ALLUMAGE, exprimée en millisecondes : 30000 pour trente secondes, 120000 pour deux minutes. Le délai anti-rebond est la constante ANTI_REBOND : si un appui compte double, augmentez-la à 80 ou 100 ; si au contraire un appui court n’est pas vu, diminuez-la à 20.

Si le relais colle dès la mise sous tension, avant tout appui, c’est que votre module est à déclenchement par niveau haut : échangez les deux constantes NIVEAU_ALLUME et NIVEAU_ETEINT. Le test se fait en dix secondes, module alimenté en 5 V, entrée IN laissée en l’air, puis reliée à la masse : si le relais colle à ce moment-là, c’est un module à déclenchement par niveau bas et le programme est déjà correct.

Variante : rendre l’allumage vraiment automatique

Les deux boutons sont ce qui distingue la v2 des autres versions du kit, mais rien n’oblige à s’y tenir : la carte lit une entrée, et cette entrée peut venir d’autre chose. En remplaçant un bouton par un module capteur de lumière à photorésistance sur l’entrée analogique, l’éclairage s’allume au crépuscule et s’éteint à l’aube, sans que personne n’appuie. En le remplaçant par un capteur de mouvement infrarouge PIR, l’éclairage s’allume au passage de quelqu’un et la minuterie du programme s’occupe de l’éteindre — c’est le montage le plus économe pour un couloir ou une entrée. Dans les deux cas, le relais, les ampoules et l’alimentation ne changent pas, et la minuterie déjà écrite reste la même : seule la détection de l’appui est remplacée.

Points d’attention

• La masse doit être commune entre l’alimentation des ampoules et la carte. Sans ce fil, l’entrée du relais n’a aucune référence et le montage se comporte n’importe comment.
• Ne jamais alimenter une ampoule depuis une broche de la carte. Une sortie fournit quelques milliampères ; l’ampoule en appelle plusieurs centaines. C’est le rôle du relais et de l’alimentation séparée.
• Vérifiez la tension marquée sur le lot d’ampoules. Les ampoules E10 du catalogue sont annoncées pour 3,8 V et 0,3 A : une alimentation de tension plus élevée les fait éclairer plus fort mais raccourcit leur durée de vie. Pour rapprocher la tension d’alimentation de celle de l’ampoule, une pile plate 4,5 V convient comme alimentation du circuit des lampes.
• Le câble électrique de 1,5 m est prévu pour la basse tension du kit. Le bornier du module relais est donné pour du 250 V alternatif, mais un circuit d’éclairage sur le secteur ne se câble pas sur une plaque d’essai : cette partie-là se confie à un électricien, et le montage d’essai reste en basse tension.
• Ne pas dépasser les limites inscrites sur le module relais. Le contact du kit supporte largement le courant de deux ampoules, mais toute charge plus gourmande demande de vérifier l’inscription du module avant de brancher.

Questions fréquentes

Faut-il des résistances pour les boutons ?

Non. Le programme active la résistance de tirage interne de la carte (INPUT_PULLUP) : elle maintient la broche au niveau haut au repos et le bouton la met à la masse à l’appui. C’est le montage qui demande le moins de pièces et le moins d’erreurs de câblage.

Faut-il une douille pour les ampoules ?

Oui : une ampoule à culot E10 se visse dans une douille E10, qui porte les deux bornes du circuit. La douille E10 est le support du montage, et c’est elle qui sera fixée là où l’éclairage doit se trouver. Comme le filament n’a pas de polarité, les deux fils de la douille se branchent dans n’importe quel sens.

Peut-on allumer les deux ampoules séparément ?

Pas avec le module relais du kit, qui porte un seul contact : les deux ampoules s’allument ensemble. Pour les commander séparément, il faut un module à deux canaux, une seconde sortie de la carte et deux circuits d’ampoules indépendants.

Que se passe-t-il si on appuie pendant que c’est allumé ?

Le compte à rebours repart de zéro : c’est voulu. Dans un escalier, la personne qui monte derrière la première doit disposer du même temps qu’elle, sans que l’éclairage ne s’éteigne entre les deux.

Combien de temps dure l’allumage ?

Trente secondes dans le programme fourni, et c’est le seul chiffre à changer pour l’adapter : la constante DUREE_ALLUMAGE s’écrit en millisecondes. Une minuterie d’escalier d’immeuble se règle en général entre une et trois minutes.

Peut-on faire fonctionner le montage sans ordinateur ?

Oui. Une fois le programme chargé, le câble USB peut être débranché : la carte a besoin d’une alimentation pour tourner, qu’on lui apporte par sa prise jack. Les deux boutons, le relais et les ampoules continuent de fonctionner à l’identique, le programme étant enregistré dans la mémoire de la carte.

À combiner avec

• Module 2 relais 5 V — pour commander deux circuits d’éclairage séparés, deux étages ou l’éclairage et une ventilation.
• Interrupteur 2 positions — pour un va-et-vient classique en complément des boutons, ou pour couper l’alimentation du montage.
• Shield de prototypage pour Uno — pour fixer les liaisons sur la carte et transformer la maquette en montage transportable.
• Kit éclairage automatique v1 — la version à capteur de lumière, qui allume seule au crépuscule sans aucun bouton.
• Kit éclairage automatique v3 — la version à capteur à ultrasons, lorsque c’est la présence devant le montage qui doit déclencher l’éclairage.